專利名稱：一種用白腐菌對二次纖維脫墨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用白腐菌對二次纖維脫墨的方法。
背景技術(shù)：
二次纖維即回用紙張包括舊報紙、書刊雜志、包裝紙箱等是重要的可再生資源，廢紙的回收利用是解決造紙工業(yè)所面臨的原料短缺、能源緊張和污染嚴(yán)重的有效途徑。自從90年代以來，國際上高度重視二次纖維資源的利用，二次纖維的回收率和利用率逐年增長，目前，二次纖維利用已占制漿造紙總產(chǎn)量的50％左右，表明每年生產(chǎn)的漿與紙產(chǎn)品的一半以上是來自二次纖維。
二次纖維利用的關(guān)鍵步驟是脫墨，即將廢紙張上的油墨粒跡脫除去凈，以還原成和原生紙漿質(zhì)量相近的紙漿。目前，大多數(shù)工廠的脫墨是堿法脫墨，即在加入苛性堿條件下，使用高濃度的化學(xué)藥品，脫除油墨粒子，并使用浮選的方法除去脫離下來的油墨粒子。堿法脫墨的成本大，脫除效率較低，特別是在脫墨過程會排放大量的高COD負(fù)荷的廢水，并且脫墨廢水由于油墨物質(zhì)性質(zhì)十分穩(wěn)定，很難用化學(xué)或生物方法降解，大部份都排放于自然環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，現(xiàn)有脫墨技術(shù)的缺點(diǎn)使得廢紙脫墨技術(shù)需要不斷的改進(jìn)和完善。
近幾年來，生物技術(shù)已與制漿造紙學(xué)科緊密地結(jié)合，形成生物制漿研究新領(lǐng)域，在國際上這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展越來越快，利用生物技術(shù)進(jìn)行二次纖維脫墨的研究已形成為一個研究熱點(diǎn)。研究表明，纖維素酶用于廢新聞紙的的脫墨，取得了較好的研究結(jié)果，脫墨后紙漿殘余油墨含量顯著低于堿法脫墨，酶法脫墨避免了化學(xué)法脫墨所要求的堿性環(huán)境，節(jié)省了化學(xué)藥品用理，降低了排放廢水的COD負(fù)荷，脫墨漿的白度較化學(xué)法脫墨漿略有提高，但紙漿塵埃度顯著降低。近幾年來，生物脫墨的研究已擴(kuò)展到對靜電復(fù)印紙和激光打印等混合辦公廢紙上，盡管靜電復(fù)印紙、激光打印和紫外固化油墨由于其載色體和干燥方法的特殊性，采用傳統(tǒng)的化學(xué)脫墨方法不能取得滿意的效果，而用生物技術(shù)脫墨可取得很好的效果，生物脫墨還能有效地除去油墨粒子，而且改善了紙漿的濾水性能，物理強(qiáng)度也有所提高。
盡管生物脫墨技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，到目前為止，生物脫墨多是使用纖維素酶、聚木糖酶、甘露聚糖酶、蛋白酶抑或脂肪酶，這些酶的生產(chǎn)較為復(fù)雜，提取純化困難，成本較高，而且，酶在脫墨的同時，也降解了部份纖維，使得脫墨漿的得率降低較多，影響了工廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。此外，酶脫墨的油墨粒子化學(xué)結(jié)構(gòu)及性能沒有改變，它們被脫除后進(jìn)入廢水中仍不容易生物降解，對環(huán)境仍有較大的污染。
因此，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物脫墨新技術(shù)對于清潔高效利用二次纖維(回用紙漿)資源，推動造紙清潔生產(chǎn)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種用白腐菌對二次纖維脫墨的方法。本發(fā)明所利用的白腐菌能一方面降解二次纖維(如廢報紙)中的殘余木素，使油墨粒子吸咐基質(zhì)松浮，在后續(xù)浮選過程中脫除；另一方面，白腐菌產(chǎn)生的復(fù)雜酶系對油墨粒子本身也有降解能力，因此，白腐菌脫墨是通過降解油墨粒子本身以及紙漿中與油墨結(jié)合的木素結(jié)構(gòu)達(dá)到脫墨的效果，這是一種全新的生物脫墨技術(shù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案一種用白腐菌對二次纖維脫墨的方法，具體由以下步驟組成(1)二次纖維碎漿后接種白腐菌，固體發(fā)酵培養(yǎng)；白腐菌類型有木素降解活性的擔(dān)子菌(Basidiomyceteous fungi)。
二次纖維類型舊報紙、混合辦公廢紙、包裝箱紙板等。
二次纖維培養(yǎng)濃度30～80％。
培養(yǎng)溫度30～50℃，培養(yǎng)pH值2.0～6.5，培養(yǎng)時間3～12天。
生長調(diào)節(jié)因子黎蘆醇0.0001～0.1mol/L；抗壞血酸0.01～0.1mol/L。
培養(yǎng)基組成0.1～10g/L K2HPO4、0.1～10g/L KH2PO4、0.1～10g/L MgSO4、0.1～10g/L CaCl2、0.01～0.1g/L NaCl、0.1～10g/L FeSO4·7H2O2、0.01～1g/L ZnSO4·7H2O2、0.01～1g/L CuSO4·5H2O2、0.01～1g/L MnSO4·H2O2、0.01～1g/L CoCl2、0.01～1g/L鹽酸吡哆醇、1～10g/L葡萄糖和1～10g/L酒石酸銨。
(2)白腐菌選擇性降解木素和油墨粒子；將白腐菌接種(以噴霧方式)于二次纖維培養(yǎng)基中。在上述條件下培養(yǎng)3～12天，白腐菌對木素的降解率在30～70％，特別是對二次纖維表層木素降解明顯，從而使吸咐粘著于纖維表面的油墨粒子解離下來，經(jīng)浮選后除去。油墨脫除率在60～90％之間。
(3)篩漿和壓榨；(4)脫墨廢水處理；(5)消除脫墨廢水污染，實(shí)現(xiàn)廢水清潔回用。
(3)、(4)及(5)處理步驟皆為常規(guī)處理步驟，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，可按一般的作法進(jìn)行。
以下結(jié)合具體的實(shí)驗數(shù)據(jù)來說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)所在本發(fā)明進(jìn)行了白腐菌脫墨和傳統(tǒng)化學(xué)脫墨過程的比較傳統(tǒng)堿脫墨條件NaOH用量1～5％；Na2SiO3用量2-6％；表面活性劑為脂肪酸、皂土類、Tween等，用量0.01～3％。
白腐菌脫墨條件如前所述。
白腐菌脫墨與傳統(tǒng)脫墨效果比較白度29～53％ISO(較傳統(tǒng)堿性脫墨白度減少1～15％)；撕裂指數(shù)1.5～3.0mN.m2·g-1(較傳統(tǒng)堿性脫墨漿提高10％以上)；
耐破指數(shù)4.1～7.1kPa·m2·g-1(較傳統(tǒng)堿性脫墨漿提高10％以上)；裂斷長4.8～6.7km(較傳統(tǒng)堿性脫墨漿白度提高10％以上)；殘余油墨粒子濃度下降60％以上；脫墨廢水污染負(fù)荷COD下降60％以上，廢水經(jīng)一級生化處理后即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；由上述對比可知，本發(fā)明提出白腐菌脫墨方法與傳統(tǒng)的堿法脫墨方法比較，有突出的優(yōu)點(diǎn)，脫墨效果好，污染負(fù)荷低，易處理。因此，本技術(shù)可作為一種完整的脫墨新技術(shù)體系，具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景，為二次纖維的高效清潔脫墨生產(chǎn)提供新的工藝路徑。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate I-5-6；二次纖維類型箱板紙；二次纖維培養(yǎng)濃度53％；培養(yǎng)溫度39℃；培養(yǎng)pH值4.5；培養(yǎng)時間分別為3、5、7、9、12天；生長調(diào)節(jié)因子黎蘆醇0.07mol/L；抗壞血酸0.08mol/L。培養(yǎng)基組成0.5/L K2HPO4、0.5g/L KH2PO4、5g/L MgSO4、5g/L CaCl2、0.1g/L NaCl、0.5g/L FeSO4·7H2O2、0.07g/L ZnSO4·7H2O2、0.07g/L CuSO4·5H2O2、0.81g/L MnSO4·H2O2、0.07/L CoCl2、0.06g/L鹽酸吡哆醇、2g/L葡萄糖和3g/L酒石酸銨。脫黑效果見表1。
表1.
天數(shù) 白度 脫墨率 抗張指數(shù) 裂斷長 撕裂指數(shù)(d) (％ISO)(％)(N.m/g) (km) (mN.m2/g)對照 44.6 0 30.3 3.264 7.983d 43.9 6438.0 3.527 8.315d 43.8 7535.2 3.498 8.367d 42.4 7834.2 3.651 8.599d 42.6 8134.4 3.637 8.6612 43.1 8734.2 3.623 8.61
實(shí)施例2白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate I-5-6；二次纖維類型舊報紙；二次纖維培養(yǎng)濃度50％；培養(yǎng)溫度31℃；培養(yǎng)pH值3.5；培養(yǎng)時間分別為3、5、7、9、12天；生長調(diào)節(jié)因子黎蘆醇0.007mol/L；抗壞血酸0.03mol/L。培養(yǎng)基組成0.2g/LK2HPO4、0.3g/L KH2PO4、0.5g/L MgSO4、0.5g/L CaCl2、0.01g/L NaCl、0.05g/L FeSO4·7H2O2、0.01g/L ZnSO4·7H2O2、0.03g/L CuSO4·5H2O2、0.13g/LMnSO4·H2O2、0.04/L CoCl2、0.02g/L鹽酸吡哆醇、1g/L葡萄糖和1g/L酒石酸銨。脫黑效果見表2表2天數(shù)白度 脫墨率 抗張指數(shù)裂斷長 撕裂指數(shù)(d) (％ISO) (％) (N.m/g) (km)(mN.m2/g)對照44.6 0 30.33.2647.983d 44.1 6237.13.4328.215d 43.9 7336.13.4788.277d 43.7 7533.83.5578.489d 44.2 7832.23.6128.5312 44.3 8331.93.6348.65實(shí)施例3白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate I-5-6；次纖維類型舊報紙；二次纖維培養(yǎng)濃度65％；培養(yǎng)溫度38℃；培養(yǎng)pH值3.1；培養(yǎng)時間分別為3、5、7、9、12天；生長調(diào)節(jié)因子黎蘆醇0.09mol/L；抗壞血酸0.09mol/L。培養(yǎng)基組成0.9g/LK2HPO4、0.9g/L KH2PO4、0.5g/L MgSO4、0.5g/L CaCl2、0.2g/L NaCl、0.9g/L FeSO4·7H2O2、0.09g/L ZnSO4·7H2O2、0.09g/L CuSO4·5H2O2、0.99g/L MnSO4·H2O2、0.09/L CoCl2、0.08g/L鹽酸吡哆醇、3g/L葡萄糖和3g/L酒石酸銨。脫黑效果見表3
表3天數(shù) 白度脫墨率 抗張指數(shù) 裂斷長撕裂指數(shù)(d) (％ISO) (％)(N.m/g) (km) (mN.m2/g)對照 44.60 30.3 3.264 7.983d42.761 37.9 3.532 8.115d42.472 36.2 3.511 8.097d41.973 35.8 3.507 8.329d41.579 34.6 3.497 8.261241.188 33.9 3.452 8.11由上述實(shí)施例可知道，本發(fā)明具有如下優(yōu)異的效果白腐菌脫墨與傳統(tǒng)脫墨效果比較白度29～53％ISO(較傳統(tǒng)堿性脫墨白度減少1～15％)；撕裂指數(shù)1.5～3.0mN.m2·g-1(較傳統(tǒng)堿性脫墨漿提高10％以上)；耐破指數(shù)4.1～7.1kPa·m2·g-1(較傳統(tǒng)堿性脫墨漿提高10％以上)；裂斷長4.8～6.7km(較傳統(tǒng)堿性脫墨漿白度提高10％以上)；殘余油墨粒子濃度下降60％以上；脫墨廢水污染負(fù)荷COD下降60％以上，廢水經(jīng)一級生化處理后即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
由上述對比可知，本發(fā)明提出白腐菌脫墨方法與傳統(tǒng)的堿法脫墨方法比較，有突出的優(yōu)點(diǎn)，脫墨效果好，污染負(fù)荷低，易處理。因此，本技術(shù)可作為一種完整的脫墨新技術(shù)體系，具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景，為二次纖維的高效清潔脫墨生產(chǎn)提供新的工藝路徑。
權(quán)利要求
1.一種用白腐菌對二次纖維脫墨的方法，其特征在于包括以下步驟(1)、二次纖維碎漿后接種白腐菌，固體發(fā)酵培養(yǎng)所述的二次纖維為舊報紙、混合辦公廢紙、包裝箱紙板中的一種或一種以上的混合物；二次纖維培養(yǎng)濃度30～80％，培養(yǎng)溫度30～50℃，培養(yǎng)pH值2.0～6.5，培養(yǎng)時間3～12天；生長調(diào)節(jié)因子黎蘆醇0.0001～0.1mol/L；抗壞血酸0.01～0.1mol/L；培養(yǎng)基組成0.1～10g/L K2HPO4、0.1～10g/L KH2PO4、0.1～10g/L MgSO4、0.1～10g/L CaCl2、0.01～0.1g/L NaCl、0.1～10g/L FeSO4·7H2O2、0.01～1g/L ZnSO4·7H2O2、0.01～1g/L CuSO4·5H2O2、0.01～1g/L MnSO4·H2O2、0.01～1g/L CoCl2、0.01～1g/L鹽酸吡哆醇、1～10g/L葡萄糖和1～10g/L酒石酸銨；(2)、白腐菌選擇性降解木素和油墨粒子將白腐菌接種于二次纖維培養(yǎng)基中，在(1)所述的條件下培養(yǎng)3～12天；(3)、篩漿和壓榨；(4)、脫墨廢水處理；(5)、消除脫墨廢水污染，實(shí)現(xiàn)廢水清潔回用。所述的白腐菌為有木素降解活性的擔(dān)子菌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用白腐菌對二次纖維脫墨的方法。該方法具體包括以下步驟(1)、二次纖維碎漿后接種白腐菌，固體發(fā)酵培養(yǎng)；(2)、白腐菌選擇性降解木素和油墨粒子；(3)、篩漿和壓榨；(4)、脫墨廢水處理；(5)、消除脫墨廢水污染，實(shí)現(xiàn)廢水清潔回用。本發(fā)明脫墨效果好，污染負(fù)荷低，易處理，并可作為一種完整的脫墨新技術(shù)體系，具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景，為二次纖維的高效清潔脫墨生產(chǎn)提供新的工藝路徑。
文檔編號D21C3/00GK1560356SQ20041001557
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者鹿 林, 林鹿 申請人:華南理工大學(xué)